气化方法和气化器技术

本发明专利技术公开了气化方法和气化器。本发明专利技术公开了一种气旋气化器和气旋气化方法。该气旋气化器和气旋气化方法涉及腔室，其具有靠近第一端的第一部分和靠近第二端的第二部分；将第一燃料引入到该腔室的第一部分；将第二燃料引入到腔室；以及，引入第一氧化剂，其使得第一燃料的速度加速且使得第一燃料从第一部分向第二部分旋动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术针对于一种气化方法和气化器。更具体而言，本专利技术涉及包含气旋气化的气化方法和气化器。
技术介绍
一般而言，已知气旋反应器的操作会产生缺陷。由于在气旋反应器内的温度梯度， 存在炉渣在反应器内固化的趋势，特别地大部分在靠近炉渣离开反应器的地方的区域。举例而言，在已知气旋反应器中，炉渣行进穿过放渣口且炉渣通过辐射向诸如骤冷槽的更冷环境传热。由于在反应器与骤冷槽之间的大热梯度，在放渣口附近从炉渣的热损失可相对较高。高热损失急剧地增加炉渣的黏度，从而降低炉渣的流率且常常导致炉渣固化。炉渣冷却、黏度增加和固化的这个过程会导致反应器热效率降低，微粒排放增加和/或操作停机。已知气旋反应器可由高速的充满粒子的流动(例如，超过大约200ft/s的速度) 侵蚀反应器壁。一般而言，当反应器壁包括耐火材料作为壁绝热材料时，耐火材料的被侵蚀部分必须被定期替换以避免容器损坏或损毁。耐火壁的这些部分的替换导致替换材料的材料成本，处理耐火材料替换的操作成本，以及在替换耐火材料期间不能使用反应器。某些过程的效果和能进行化学相互作用的范围受到反应器体积限制。一般而言， 气旋反应器涉及高速喷射且也采用相对较高的每单位体积放热比率(例如，每立方米超过大约IOMW热)。为了使固体燃料焚烧，固体燃料必须首先经历加热，之后挥发，然后氧化。 每个过程具有时间依赖性且反应器的体积影响该过程的持续时间(即，对于给定放热，更大体积允许该过程更长持续时间)。已知的反应器受到可存在于气旋反应器中相对较短的气体驻留时间(例如大约一秒)的约束。因此，缓慢焚烧的燃料给料，诸如那些具有高水分含量(例如，超过大约15%重量)或大粒度(例如具有大约％英寸的尺寸)的给料，可能不被氧化到所需程度，导致减小的燃料利用率和/或降低的燃烧和/或气化效率。WO 2005/106327以引用的方式全文结合到本文中，其公开了一种气旋等离子体热解/玻璃化系统，其使用等离子体炬将废料热解且玻璃化为排气和炉渣。该系统减少了毒性材料，诸如重金属。在由等离子体炬形成的离心力下，在飞灰在反应器的内壁处被吸收之后，此系统熔化飞灰。在此系统中，等离子体炬相对于反应器的内底部表面以预定角度倾斜。此系统包括辅助反应器用于从主反应器接收排气。此辅助反应器位于主反应器的一侧上。此系统需要后焚烧器来增加排气温度。此外，此系统需要分离器壁在两侧上向相对较高温度(例如，高于大约1400°C )暴露且无热沉，由此使得此元件有高温损毁的风险。此系统也可导致反应器壁侵蚀，由冲击表面平面上方大约20度与40度之间引导的高功率/速度等离子体射流造成侵蚀。美国专利No. 6，910，432以引用的方式全文结合到本文中，其公开了在具有焚烧器和管筒的造渣气旋反应器中燃烧固体燃料的方法。该方法涉及喷射两种氧化剂流，第一种氧化剂流具有大约21%体积的氧气浓度且第二氧化剂流具有大于第一流氧气浓度的氧气浓度。两个流选择性地喷射到气旋燃烧器内，由此混合两种氧化剂流使得第一氧化剂流的一部分在燃烧器的管筒中保持其原始浓度不变。该方法并不包括在气旋反应器中的补充燃料且由于高速喷射而会导致反应器壁侵蚀。美国专利No. 6，968，791以引用的方式全文结合到本文中，其公开了一种操作气旋反应器的方法。该气旋反应器包括管筒，其具有焚烧器端(前端或入口端)和喉部(后端或排气端)；两个焚烧器，其与管筒连通；初级燃料和初级氧化剂流；以及，补充燃料流和补充氧化剂流，其中第一氧化剂的氧气浓度为大约21%体积且第二浓度氧气大于大约21% 体积。补充燃料和氧化剂在焚烧器端引入。补充燃料和氧化剂燃烧产物在喉部端离开，且由补充燃料和氧化剂生成的补充火焰在气旋内生成补充辐射热。此外，这种方法也可易于造成耐火材料侵蚀。美国专利No. 7，621，154以引用的方式全文结合到本文中，其公开了用于供热到熔炉以形成熔融产物的方法。具有灰分组分的第一燃料和第一氧化剂与第二燃料和第二氧化剂一起被引入于造渣腔室内，第二氧化剂具有在大约22%体积与大约100%体积之间的氧气浓度。第一燃料和第二燃料的至少一部分在造渣腔室内燃烧，而灰分组分作为熔渣层收集且从造渣腔室提取。造渣燃烧器气体流出物在大约1000°C与大约2500°C之间的温度从造渣腔室传递到熔炉的燃烧空间内以供热从而形成熔渣。所需要的是一种气化方法和气旋气化器，其中维持气化器内炉渣的温度和黏度， 气化器基本上受到保护避免侵蚀，氧化剂使用很少或不使用惰性气体，维持用于气化的气体动量，紧凑的布置提供高放热体积比，固体燃料粒子能被迅速地加热和/或点燃，和/或能够延长驻留时间和提高温度分布均勻性。
技术实现思路
本公开的一方面包括一种气旋气化器。气旋气化器包括腔室、第一燃料喷射器、焚烧器和氧化剂喷射器。该腔室具有靠近第一端的第一部分和靠近第二端的第二部分。第一燃料喷射器被定位成将第一燃料引入到腔室的第一部分。焚烧器包括第二燃料喷射器，第二燃料喷射器被定位成将第二燃料引入到该腔室的第二部分且被配置成将火焰从第二部分向第一部分引导。第一氧化剂喷射器被配置成使得第一燃料的速度加速且使得第一燃料从第一部分向第二部分旋动。第二部分包括用于通过第一燃料、第二燃料或其组合气化所形成的产物气体的流动路径。第一燃料包括固体燃料。本公开的另一个方面包括一种气旋气化器。该气旋气化器包括腔室，其具有靠近第一端的第一部分和靠近第二端的第二部分；第一燃料喷射器，其被定位成将第一燃料引入到腔室的第一部分；焚烧器，其包括第二燃料喷射器，其被定位成将第二燃料引入到腔室；加速氧化剂喷射器，其被配置成使得第一燃料的速度加速且使得第一燃料从第一部分向第二部分旋动；以及，环形氧化剂喷射器。第二部分包括用于通过第一燃料、第二燃料或其组合气化所形成的产物气体的流动路径。该环形氧化剂喷射器布置于第一燃料喷射器周围以促进至少第一燃料的气化。第一燃料包括固体燃料。本公开的另一个方面包括一种气旋气化方法。该方法包括提供腔室，其具有靠近第一端的第一部分和靠近第二端的第二部分；将第一燃料引入到该腔室的第一部分；将第二燃料引入到该腔室并用氧气来氧化该第二燃料；引入加速氧化剂，其使得第一燃料的速度加速且使得第一燃料从第一部分向第二部分旋动；以及下列操作中的一个或多个将火焰从第二部分向第一部分引导，该火焰由第二燃料氧化形成；以及，通过利用环形氧化剂喷射器绕第一燃料引入环形氧化剂而促进至少第一燃料的气化。第二燃料在成分上不同于第一燃料。第一燃料包括固体燃料。本公开的优点包括控制炉渣温度和黏度，其能够降低或排除由于炉渣冷却和增厚所致的操作停机。本公开的另一优点包括以相对于反应器壁的低攻角(迎角)引入固体燃料，从而减轻壁耐火材料侵蚀且延长耐火材料的寿命。本公开的另一优点包括在使用具有较低惰性气体浓度的氧化剂的同时维持气旋作用，从而降低了惰性气体对于气化过程的不利影响。结合附图，通过下文优选实施例的更详细描述，本专利技术的其它特征和优点将会很明显，附图以举例说明的方式说明本专利技术的原理。附图说明图1示出根据实施例包括示范性气旋气化器的系统的示意图。图2示出根据实施例包括示范性气旋气化器的系统的示意图。图3示出根据实施例包括示范性气旋气化器的系统的示意图。图4示出根据实施例的示范性气旋气化器。图5示出根本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种气旋气化器，包括：腔室，其具有靠近第一端的第一部分和靠近第二端的第二部分；第一燃料喷射器，其被定位成将第一燃料引入到所述腔室的第一部分；焚烧器，其被定位成将第二燃料引入到所述腔室的第二部分；以及，加速氧化剂喷射器，其被配置成使得所述第一燃料的速度加速且使得所述第一燃料从第一部分向第二部分旋动；其中所述焚烧器被配置成将火焰从所述第二部分向所述第一部分引导；其中所述第二部分包括用于由至少所述第一燃料气化所形成的产物气体的流动路径；以及，其中所述第一燃料包括固体燃料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MD德阿戈斯蒂尼，
申请(专利权)人：MD德阿戈斯蒂尼，
类型：发明
国别省市：US